Module et panneau PV – qu'est-ce que c'est et comment ça fonctionne ?

Dans le cadre de la transformation énergétique, les modules et panneaux photovoltaïques jouent un rôle clé. Grâce à leur capacité à convertir le rayonnement solaire en énergie électrique, ces dispositifs innovants constituent donc le fondement d'une nouvelle ère pour l'énergie renouvelable. Dans cet article, nous répondrons donc à la question de ce qu'est un module, comment fonctionne un panneau PV et quels sont ses types.

Module PV – qu'est-ce que c'est ? 

Avant d'examiner les différences entre un module PV et un panneau PV, il est utile de se pencher sur l'abréviation qui accompagne ces concepts. Que signifie PV? Ce terme provient du mot anglais “photovoltaics,” que nous traduisons par photovoltaïque. Ainsi, module PV signifie simplement module photovoltaïque, tandis que panneau PV – panneau photovoltaïque.

Construction d'un panneau photovoltaïque 

Pour comprendre la différence entre un panneau et un module PV, il est également nécessaire d'examiner la construction d'un panneau photovoltaïque. Chaque module PV est composé de cellules photovoltaïques fabriquées en silicium. Le fonctionnement de ces cellules consiste à convertir l'énergie solaire en énergie électrique, générant un courant continu, qui est ensuite transmis à l'onduleur. Dans l'onduleur, le courant continu est converti en courant alternatif, prêt à alimenter les prises dans les bâtiments et divers appareils électriques.

Comment fonctionne la photovoltaïque ?

Pour comprendre la différence entre ces deux concepts, il est également utile de savoir comment fonctionne un panneau photovoltaïque. Chaque plaque de silicium est composée de deux couches séparées par une barrière de potentiel. La couche supérieure négative contient un excès d'électrons, tandis que la couche inférieure est positive et caractérisée par un manque d'électrons. Lorsque le photon frappe la couche supérieure de la cellule, il libère des électrons supplémentaires, créant une différence de potentiel. Le circuit se ferme par le récepteur d'énergie électrique, ce qui entraîne un flux de courant entre les plaques – c'est ce qu'on appelle l'effet photoélectrique.

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Les cellules photovoltaïques sont montées en modules, c'est-à-dire des panneaux PV, reliés en série, formant une sorte de chaînes. Lorsqu'elles sont disposées parallèlement les unes aux autres, elles créent ce qu'on appelle une matrice photovoltaïque.

Il est important que le module fonctionne à rendement maximal, garantissant ainsi à l'ensemble du système d'atteindre le plus haut niveau d'efficacité et d'augmenter sa durabilité. Module PV est donc l'un des éléments fondamentaux qui composent le panneau photovoltaïque.

Types de panneaux photovoltaïques

Les panneaux photovoltaïques se divisent en :

• monocristallins,
• polycristallins.

Les différences entre ces deux types de panneaux PV résultent de leur méthode de production. Pour les panneaux polycristallins, la première étape consiste à cristalliser le silicium, afin d'éliminer les impuretés. Ce processus se déroule à une température de 1500 degrés, ce qui conduit à la formation d'un bloc de silicium, qui est ensuite découpé en tranches, formant une cellule photovoltaïque.

La construction du panneau monocristallin est indiquée par son nom – “mono” signifie unique. La cellule de ce type de panneaux PV est fabriquée à partir d'un seul morceau de cristal, ce qui permet aux électrons de se déplacer librement. Cependant, la production est plus complexe.

Dans ce processus, connu sous le nom de méthode Czochralski, des polycristaux de silicium, d'une pureté élevée, sont ajoutés à l'intérieur du creuset, en les fondant en une masse homogène à une température de 1500 degrés. Ensuite, un germe de métal est placé dans le matériau fondu, à partir duquel un cristal de taille normale se développera avec le temps. Ce processus se déroule progressivement – il dure environ 48 heures. Enfin, le germe est lentement retiré, laissant derrière lui un grand monocrystal cylindrique de silicium.

Qu'est-ce qui est le plus rentable ? 

Maintenant que nous connaissons les différences techniques, il est important de comprendre les rendements des différents types de panneaux PV. L'efficacité des panneaux polycristallins se situe entre 14 et 16 %, ce qui résulte de plusieurs facteurs. Tout d'abord, les cristaux joints ne fournissent pas suffisamment de liberté de mouvement pour les électrons. Pour les cellules polycristallines de meilleure qualité, on observe des cristaux plus grands. Moins il y a de cristaux, plus les électrons peuvent se déplacer librement, ce qui se traduit par une efficacité plus élevée de la cellule.

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Le plus grand atout des cellules monocristallines est leur haute efficacité. Les panneaux de qualité moyenne atteignent généralement une efficacité entre 16 et 20 %. Un autre avantage est le coefficient de température plus bas des cellules monocristallines. Les panneaux photovoltaïques fonctionnent généralement plus efficacement à des températures plus basses, et chaque augmentation de température, même d'un degré Celsius, entraîne une perte d'efficacité. Les panneaux monocristallins s'en sortent mieux à cet égard, ce qui est particulièrement avantageux dans des conditions où les températures sont beaucoup plus élevées.

La photovoltaïque fonctionne donc également dans le climat polonais, où les conditions sont favorables tant pour les panneaux monocristallins que polycristallins. Cela peut être surprenant lorsque l'on réalise que le climat en Pologne n'est pas moins favorable aux panneaux PV que, par exemple, dans la chaude Afrique.

Cette information est cruciale, surtout face aux turbulences autour de l'industrie photovoltaïque qui ont eu lieu ces derniers mois. Bien qu'il puisse sembler que l'installation PV ne fonctionne pas en hiver, grâce à des dispositifs tels que les modules PV, panneaux PV et optimiseurs, il est également possible de produire de l'électricité à partir du soleil à cette période de l'année.

Quelques mots pour conclure 

Pour tirer pleinement parti du potentiel de ces dispositifs, il est cependant nécessaire de prendre conscience de quelques questions importantes concernant la consommation d'énergie. Le nouveau système de facturation (net-billing) promeut l'autoconsommation, ce qui signifie qu'en investissant dans la photovoltaïque, il faut s'attendre à consommer le plus d'énergie possible obtenue. Comment y parvenir ?

La solution la plus simple, bien que plutôt coûteuse, est l'achat d'un stockage d'énergie. Ceux-ci ne sont pas encore très populaires en Pologne, bien qu'une option de subvention pour cet appareil soit apparue dans la dernière édition du programme de financement de la photovoltaïque “Mon Énergie”.

Une autre solution est d'investir dans un système de chauffage électrique à infrarouge, qui consommera l'énergie produite. Cela permet de ne pas vendre l'électricité à bas prix, mais de l'utiliser selon ses propres besoins.